Společnost Lumispot Technology Co., Ltd. na základě dlouholetého výzkumu a vývoje úspěšně vyvinula malý a lehký pulzní laser s energií 80 mJ, opakovací frekvencí 20 Hz a vlnovou délkou bezpečnou pro lidské oko 1,57 μm. Tohoto výzkumného výsledku bylo dosaženo zvýšením účinnosti přenosu KTP-OPO a optimalizací výstupu modulu diodového laseru s čerpacím zdrojem. Podle výsledků testů tento laser splňuje požadavky na široký rozsah pracovních teplot od -45 ℃ do 65 ℃ s vynikajícím výkonem a dosahuje tak pokročilé úrovně v Číně.
Pulzní laserový dálkoměr je přístroj pro měření vzdálenosti, který využívá laserový pulz nasměrovaný na cíl s výhodami vysoce přesného měření vzdálenosti, silné odolnosti proti rušení a kompaktní konstrukce. Produkt je široce používán v inženýrských měřeních a dalších oblastech. Tato metoda pulzního laserového dálkoměru se nejčastěji používá v aplikacích měření na velké vzdálenosti. U tohoto dálkoměru na velké vzdálenosti je výhodnější zvolit pevnolátkový laser s vysokou energií a malým úhlem rozptylu paprsku, využívající technologii Q-switching pro výstup nanosekundových laserových pulzů.
Relevantní trendy pulzních laserových dálkoměrů jsou následující:
(1) Laserový dálkoměr bezpečný pro lidské oko: Optický parametrický oscilátor s vlnovou délkou 1,57 μm postupně nahrazuje tradiční laserový dálkoměr s vlnovou délkou 1,06 μm ve většině polí pro měření vzdálenosti.
(2) Miniaturizovaný dálkový laserový dálkoměr s malými rozměry a nízkou hmotností.
Se zlepšováním výkonu detekčních a zobrazovacích systémů jsou zapotřebí dálkové laserové dálkoměry schopné měřit malé cíle o velikosti 0,1 m² na vzdálenost 20 km. Proto je naléhavé studovat vysoce výkonné laserové dálkoměry.
V posledních letech společnost Lumispot Tech věnovala úsilí výzkumu, návrhu, výrobě a prodeji laseru s vlnovou délkou 1,57 μm, který je bezpečný pro oči a má malý úhel rozptylu paprsku a vysoký provozní výkon.
Společnost Lumispot Tech nedávno navrhla laser s vlnovou délkou 1,57 μm, chlazený vzduchem a bezpečný pro zrak, s vysokým špičkovým výkonem a kompaktní strukturou, což je výsledkem praktické poptávky v rámci výzkumu minimalizačních laserových dálkoměrů na dlouhé vzdálenosti. Po experimentu tento laser vykazuje široké aplikační vyhlídky, vynikající výkon a silnou přizpůsobivost prostředí v širokém rozsahu pracovních teplot od -40 do 65 stupňů Celsia.
Pomocí následující rovnice, s pevně daným množstvím další reference, lze zlepšením špičkového výstupního výkonu a snížením úhlu rozptylu paprsku zlepšit měřicí vzdálenost dálkoměru. Výsledkem jsou dva faktory: hodnota špičkového výstupního výkonu a malý úhel rozptylu paprsku u kompaktního laseru s funkcí chlazení vzduchem, které jsou klíčovou součástí určování schopnosti měření vzdálenosti konkrétního dálkoměru.
Klíčovou součástí realizace laseru s vlnovou délkou bezpečnou pro lidské oko je technika optického parametrického oscilátoru (OPO), včetně možnosti použití nelineárního krystalu, metody fázového přizpůsobení a návrhu vnitřní struktury OPO. Volba nelineárního krystalu závisí na velkém nelineárním koeficientu, vysokém prahu odolnosti proti poškození, stabilních chemických a fyzikálních vlastnostech a technikách zralého růstu atd. Fázové přizpůsobení by mělo mít přednost. Zvolte nekritickou metodu fázového přizpůsobení s velkým akceptačním úhlem a malým výstupním úhlem. Struktura dutiny OPO by měla zohledňovat účinnost a kvalitu paprsku za účelem zajištění spolehlivosti. Křivka změny výstupní vlnové délky KTP-OPO s úhlem fázového přizpůsobení, když θ=90°, může signální světlo přesně vydávat laser bezpečný pro lidské oko. Proto je navržený krystal řezán podél jedné strany, používá se úhel přizpůsobení θ=90°, φ=0°, tj. používá se metoda třídního přizpůsobení, kdy je efektivní nelineární koeficient krystalu největší a nedochází k disperznímu efektu.
Na základě komplexního zvážení výše uvedeného problému v kombinaci s úrovní vývoje současné domácí laserové techniky a zařízení je optimalizačním technickým řešením toto: Optický energetický zdroj (OPO) využívá konstrukci KTP-OPO s externí dutinou třídy II s nekritickým fázovým přizpůsobením; oba KTP-OPO jsou vertikálně uspořádány v tandemové struktuře pro zlepšení účinnosti konverze a spolehlivosti laseru, jak je znázorněno na obrázku.Obrázek 1Výše.
Zdrojem čerpacího napětí je vlastní výzkum a vývoj vodivého chlazeného polovodičového laserového pole s pracovním cyklem maximálně 2 %, špičkovým výkonem 100 W pro jeden sloupec a celkovým pracovním výkonem 12 000 W. Pravoúhlý hranol, planární plně odrazivé zrcadlo a polarizátor tvoří skládanou rezonanční dutinu s polarizačně vázaným výstupem a pravoúhlý hranol a vlnová destička se otáčí, aby se dosáhlo požadovaného laserového vazebního výstupu 1064 nm. Metoda Q modulace je tlaková aktivní elektrooptická Q modulace založená na krystalu KDP.
Obrázek 1Dva krystaly KTP zapojené do série
V této rovnici je Prec nejmenší detekovatelná pracovní síla;
Pout je špičková výstupní hodnota pracovního výkonu;
D je clona přijímacího optického systému;
t je propustnost optického systému;
θ je úhel rozptylu emitoru laserového paprsku;
r je míra odrazu cíle;
A je cílová ekvivalentní plocha průřezu;
R je největší rozsah měření;
σ je koeficient atmosférické absorpce.
Obrázek 2Modul s obloukovým polem tyčí vlastním vývojem,
s YAG krystalovou tyčí uprostřed.
Ten/Ta/ToObrázek 2jsou obloukové tyčové svazky, v nichž jsou umístěny krystalové tyče YAG jako laserové médium uvnitř modulu s koncentrací 1 %. Pro vyřešení rozporu mezi laterálním pohybem laseru a symetrickým rozložením laserového výstupu bylo použito symetrické rozložení LD pole pod úhlem 120 stupňů. Zdrojem čerpacího zdroje je vlnová délka 1064 nm, dva zakřivené tyčové moduly o výkonu 6000 W zapojené sériově do tandemového polovodičového buzení. Výstupní energie je 0–250 mJ s šířkou pulzu přibližně 10 ns a vysokou frekvencí 20 Hz. Používá se skládaná dutina a laser s vlnovou délkou 1,57 μm je vysílán po tandemovém nelineárním krystalu KTP.
Graf 3Rozměrový výkres pulzního laseru s vlnovou délkou 1,57 μm
Graf 4Zařízení pro pulzní laserový odběr vzorků s vlnovou délkou 1,57 μm
Graf 5:Výstup 1,57 μm
Graf 6:Účinnost přeměny zdroje čerpadla
Úprava měření laserové energie pro měření výstupního výkonu 2 druhů vlnových délek. Podle níže uvedeného grafu byla výsledná hodnota energie průměrnou hodnotou pracující při frekvenci 20 Hz s pracovní dobou 1 minuta. Energie generovaná laserem s vlnovou délkou 1,57 μm se mění v závislosti na poměru energie čerpacího zdroje s vlnovou délkou 1064 nm. Pokud je energie čerpacího zdroje rovna 220 mJ, výstupní energie laseru s vlnovou délkou 1,57 μm dosahuje 80 mJ s konverzním poměrem až 35 %. Vzhledem k tomu, že signální světlo OPO je generováno působením určité hustoty výkonu světla základní frekvence, je jeho prahová hodnota vyšší než prahová hodnota světla základní frekvence 1064 nm a jeho výstupní energie se rychle zvyšuje poté, co čerpací energie překročí prahovou hodnotu OPO. Vztah mezi výstupní energií a účinností OPO s výstupní energií základní frekvence je znázorněn na obrázku, ze kterého je patrné, že účinnost přeměny OPO může dosáhnout až 35 %.
Konečně lze dosáhnout laserového pulzního výstupu o vlnové délce 1,57 μm s energií větší než 80 mJ a šířkou laserového pulzu 8,5 ns. Úhel divergence výstupního laserového paprsku skrz expandér laserového paprsku je 0,3 mrad. Simulace a analýzy ukazují, že schopnost měření vzdálenosti pulzního laserového dálkoměru s tímto laserem může překročit 30 km.
| Vlnová délka | 1570±5 nm |
| Frekvence opakování | 20 Hz |
| Úhel rozptylu laserového paprsku (roztažnost paprsku) | 0,3–0,6 mrad |
| Šířka impulsu | 8,5 ns |
| Pulzní energie | 80 mJ |
| Nepřetržitá pracovní doba | 5 minut |
| Hmotnost | ≤1,2 kg |
| Provozní teplota | -40℃~65℃ |
| Skladovací teplota | -50℃~65℃ |
Kromě zlepšování vlastních investic do technologického výzkumu a vývoje, posilování výzkumného a vývojového týmu a zdokonalování systému inovací v oblasti technologického výzkumu a vývoje společnost Lumispot Tech aktivně spolupracuje s externími výzkumnými institucemi v oblasti výzkumu a výzkumu mezi průmyslem a univerzitami a navázala dobré vztahy spolupráce se známými domácími odborníky z oboru. Základní technologie a klíčové komponenty byly vyvinuty nezávisle, všechny klíčové komponenty byly vyvinuty a vyrobeny nezávisle a všechna zařízení byla lokalizována. Společnost Bright Source Laser stále zrychluje tempo technologického vývoje a inovací a bude i nadále zavádět levnější a spolehlivější laserové dálkoměry s ochranou lidského oka, aby uspokojila poptávku na trhu.
Čas zveřejnění: 21. června 2023